脂肪酸根據碳氫鏈飽和與不飽和的不同可分為3類，即：
飽和脂肪酸（Saturated fatty acids，SFA），碳氫上沒有不飽和鍵；
單不飽和脂肪酸（Monounsaturated fatty acids，MUFA），其碳氫鏈有一個不飽和鍵；
多不飽和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acids，PUFA），其碳氫鏈有二個或二個以上不飽和鍵。
（1）飽和脂肪酸碳氫鏈上沒有不飽和鍵，一般從C4到C38。從4個碳至24個碳原子的脂肪酸常存在于油脂中，而24個碳原子以上的則存在于蠟中。根據分子中碳原子數的多少可分為低級飽和脂肪酸（碳原子數≤10，常溫下為液態）和高級飽和脂肪酸（碳原子數>10，常溫下為固態）。動植物油脂中最常見的飽和脂肪酸有丁酸、己酸、辛酸、癸酸和高級飽和脂肪酸如十六酸（軟脂酸）與十八酸（硬脂酸），其次為十二酸（月桂酸）、十四酸（豆蔻酸）和二十酸（花生酸）等。
（2）不飽和脂肪酸分子中含有一個或一個以上不飽和鍵的脂肪酸都稱為不飽和脂肪酸。
不飽和脂肪酸通常呈液態，大多為植物油，如花生油、玉米油、豆油、堅果油（即阿甘油）、菜籽油等。根據不飽和鍵的多少又可分為單不飽和脂肪酸（有一個不飽和鍵，如豆蔻油酸、棕櫚油酸、菜籽油酸）和多不飽和脂肪酸（有兩個或兩個以上不飽和鍵，如亞油酸、亞麻酸）。不飽和脂肪酸以亞麻酸、亞油酸、油酸最為常見。
現已發現一些多不飽和脂肪酸（從甲基端數起，最后一個不飽和雙鍵的位置在第三和第四個碳原子之間的脂肪酸）對人體有特殊的功能。最重要的這類脂肪酸是C22：6（4，7，10，13，16，19-二十二碳六烯酸，即DHA）和C20，5（5，8，11，14，17-二十碳五烯酸，即EPA），它們都屬于重要的功能性物質。研究表明：DHA有很好的健腦功能，并對老年性癡呆癥、異位性皮炎、高脂血癥有療效；EPA能使血小板凝聚能力降低、出血后血液凝固時間變長、心肌梗死發病率降低等。除上述功能外，EPA還可降低血液黏度、提高高密度膽固醇（優質膽固醇）的濃度，降低低密度膽固醇（劣質膽固醇）的濃度，因此EPA被認為可能對心血管疾病有良好的預防效果。DHA和EPA最主要的來源是深海魚油，如沙丁魚、烏賊、鱈魚等都有較多數量的DHA和EPA。
富含單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸組成的脂肪在室溫下呈液態，大多為植物油，如花生油、玉米油、豆油、堅果油（即阿甘油）、菜籽油等。以飽和脂肪酸為主組成的脂肪在室溫下呈固態，多為動物脂肪，如牛油、羊油、豬油等。但也有例外，如深海魚油雖然是動物脂肪，但它富含多不飽和脂肪酸，如EPA和DHA，因而在室溫下呈液態。